partikelacceleratorer har fundet vej ind i almindelige medier — da Large Hadron Collider (LHC) på CERN opdagede fem nye baryoner “gemmer sig i almindeligt syn”, var det nok til at skabe overskrifter over hele verden. Hvad der ofte udelades, er dog nogle af de grundlæggende videnskab bag partikelacceleratorfunktioner, hvordan de har udviklet sig gennem årene, og hvad der kunne komme Næste for disse højhastigheds subatomære smashers.
en kort historie om at få små ting til at gå virkelig (virkelig) hurtigt
partikelacceleratorer fungerer ved at bruge elektriske felter til at accelerere grupper af partikler til høje hastigheder. Der findes to grundmodeller — lineære og cirkulære — og begge kræver ekstremt kolde, rene vakuumrør, der gør det muligt for partiklerne at accelerere uden interferens og tillade elektromagneter at styre og fokusere partikelstrålen. Indtil videre har forskere været i stand til at øge partikler til 0, 99997 gange lysets hastighed, før de smadrer dem i metalfolie eller andre genstande og registrerer resultaterne.
som bemærket af Symmetry-magasinet blev den første moderne cirkulære accelerator oprettet i 1930 og var mindre end fem inches på tværs. Et år senere skabte Ernest Laurence og M. Stanley Livingston en 11-tommers accelerator. Sammenlign det med den cirkulære LHC ved CERN, som er fem miles (otte kilometer) i diameter, eller den lineære accelerator ved SLAC National Accelerator Laboratory, som er næsten to miles (ca.tre kilometer) lang. Acceleratorer har allerede ydet betydelige bidrag til menneskelig udvikling — nogle bruges til at ændre materialegenskaber eller plast eller hærde samlinger, der anvendes i halvledere, mens andre bruges til at producere stærkt ladede partikler til medicinsk behandling eller inspicere gods til nationale sikkerhedsformål.
interessante resultater
sammen med at opdage nye partikler kan acceleratorer også bruges til at producere kvark-gluonplasma (ved 7.2 billioner grader Fahrenheit), som menes at have domineret Universets tidlige øjeblikke og er så varmt, at selv kvarkbindinger brydes. At skubbe partikler til nær lysets hastighed skaber unikke resultater: de får begge effektiv masse og oplever tiden langsommere i forhold til observatører uden for partikelacceleratoren. Dette kan ses i levetiden for pi-mesoner, som typisk opløses i milliontedele af et sekund. Accelereret til høj hastighed, men disse partikler kan eksistere meget længere, hvilket tyder på, at de sandsynligvis oplever en langsommere relativ tidsramme.
fremtiden for subatomisk smadring
så hvad er det næste for partikelacceleratorer? Stephen høging foreslog, at de er grundlaget for tidsrejser ind i fremtiden — gå hurtigt nok, og alt begynder at bremse. Mens jordbundne acceleratorer muligvis ikke fungerer for at få mennesker op i fart, har handlingen med hurtigt at kredse om et objekt (som en cirkulær accelerator) eller gå rigtig hurtigt i en lige linje (som en lineær accelerator) givet positive resultater. Ifølge Phys er to projekter i øjeblikket under gennemgang på CERN: En 31-mile (50 kilometer) lang lineær tunnel og en cirkulær accelerator med en diameter på omkring 50 Til 62 miles (80 til 100 kilometer). Allerede har forskere udviklet en enhed, der kan producere elektriske impulser på 180.000 volt, der varer nøjagtigt 140 milliontedele af et sekund uden forstyrrelser fra “spidsimpulser.”Og som bemærket af Popular Mechanics tillod udviklingen af mikrofabrikerede dielektriske laseracceleratorer (DLAs) oprettelsen af millimeterstore løsninger, der kunne konkurrere med CERNs ydeevne over kun 100 fod. Efterhånden som nye opbevarings-og transmissionsteknologier udvikler sig, kan resultaterne være “bordplade” – acceleratorer og potentialet for kommercialisering af disse partikelproducenter.
der er i øjeblikket mere end 30.000 partikelacceleratorer i brug over hele verden, og antallet vokser støt, efterhånden som nye videnskabelige gennembrud opstår, og kommercielle applikationer bliver billigere. Markedet her er både krympende og ekspanderende, da forskerhold ser efter nye måder at fremskynde subatomære partikler på, reducere anlæggets fodaftryk og fortsætte med at drive menneskeheden ind i fremtiden.Northrop Grumman har en lang historie med forskning og udvikling, hvilket resulterer i innovation og opdagelse. Søg efter muligheder for at skabe næste store ting: NorthropGrumman.com/careers.
